煤礦井下可移動式救生艙研究及開發(fā)立項報告

煤礦井下可移動式救生艙的研究和開發(fā)立項報告立項的背景，煤礦安全形勢及國內(nèi)國際對煤礦救生艙的安全要求國際國內(nèi)煤礦井下救生艙的現(xiàn)狀煤礦井下可移動救生艙研發(fā)主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、關(guān)鍵技術(shù)和總體要求山東礦機集團的研發(fā)和制造實力項目的實施計劃和投資一、 立項的背景，煤礦安全形勢及國內(nèi)國際對煤礦救生艙

的要求作為能源消費大國，煤炭在我國能源生產(chǎn)的大格局中占有絕對的比重，達到近70%。我國的煤炭產(chǎn)量雖然只占世界煤炭產(chǎn)量的1/3，但是煤礦礦難死亡人數(shù)占世界煤礦事故死亡人數(shù)的4/5。世界每發(fā)生20起導致死亡人數(shù)最多的煤礦災難中，就有8起發(fā)生在中國，頻繁的礦難不僅造成了許多家庭破裂的同時也嚴重影響了中國的國際形象。在人本理念成為世界發(fā)展潮流的大環(huán)境下，積極開展礦山安全保障技術(shù)的研究與開發(fā)，不僅是我國建設和諧社會的必然要求，更是時刻遭受礦機災害危險的煤礦工人的迫切愿望。我國礦井災難中，瞬間死亡人員比例只有不到10%，而高達90%以上的人員傷亡都發(fā)生在事故放生后形成的高溫、缺氧、毒氣彌散等環(huán)境。研究開發(fā)井下可移動式救生艙意義重大，可為礦井發(fā)生事故后無法及時撤離的礦工提供一個安全的密閉空間，對外能夠抵御爆炸沖擊、高溫煙氣，隔絕有毒有害氣體，躲避冒頂，對內(nèi)能為被困礦工提供氧氣、食物、水，去除有毒有害氣體，贏得較長的生存時間，同時通過艙內(nèi)通訊監(jiān)測設備，引導外界救援。井下可移動式救生艙應當有如下的功能：防火、防水、防毒、防爆、防高溫、防冒頂、為礦工提供較長時間的生命保障和通訊。目前許多國家都有國家或地方的關(guān)于救生艙的法規(guī)，如：美國、加拿大、澳大利亞等。美國聯(lián)邦政府礦山安全與健康管理局（MSHA）有關(guān)避難艙的最終法案與2009年3月生效，被公認為全球煤礦救生艙領域最嚴格的標準，在這一法案中，有許多令人矚目的規(guī)定：提供可供生存96小時的可呼吸空氣在滿員的情況下其表觀溫度不可超過華氏95（攝氏35）度必須具備氣密過渡艙位置：距離最近的工作面不超過305M最小空間：采高1.22~1.37M時，每個避險的礦工必須占有1.49立方米的空間培訓：必須對所有礦工進行適當?shù)呐嘤?，從而使每位礦工在事故突發(fā)時得以迅速進入救生艙山東省煤炭工業(yè)局對山東省煤礦的安全生產(chǎn)極為關(guān)注，多年來采取實施了許多嚴格有效的管理措施和規(guī)定，對煤礦生產(chǎn)安全進行了嚴格的監(jiān)管，對于煤礦井下生產(chǎn)安全保障技術(shù)和設備的開發(fā)及使用做了大量積極的參與、支持和促進工作。時代的發(fā)展對煤礦安全生產(chǎn)提出了新的要求，為了保障山東省和國內(nèi)的煤礦安全生產(chǎn)，山東省煤炭工業(yè)局建議和山東礦機集團股份有限公司聯(lián)合研發(fā)煤礦井下可移動式救生艙，為井下礦工工作場所的安全提供一種有效地救生設備。按照為每個井下礦工提供一個避險救生的空間來計算，考慮到中國龐大數(shù)量的煤礦，井下可移動時救生艙的市場空間巨大，估計至少800億以上（按照1萬個礦，每個礦用10個可容納20人的救生艙，每個救生艙80萬元計算）。項目的實施會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益并帶來巨大和社會效益。二、 國際國內(nèi)煤礦井下救生艙的研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)狀與國內(nèi)煤礦緊迫的安全形勢和對井下救生艙迫切的需求形成鮮明對照的是我國在礦井救生艙方面的研究和開發(fā)嚴重滯后，只是在最近幾年才開始這方面的開發(fā)和研究。在國內(nèi)，2008年以前礦井用救生艙在中國還是一個空白。目前在國內(nèi)只有北京科技大學和潞安礦務局聯(lián)合開發(fā)的礦用可移動式救生艙首次進行了全模擬井下災變環(huán)境下的96小時試驗，通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織的國內(nèi)安全技術(shù)領域的專家、院士對其進行的鑒定。蓄電池作動力-防爆型救生艙內(nèi)所有電器設備的供電依靠外掛動力站，正常情況下在供電的同時也給動力站內(nèi)部的蓄電池充電。當事故發(fā)生導致礦用電源中斷時，動力站通過大容量鉛酸電池向艙內(nèi)供電。對于有毒氣體清除用的空氣凈化器，此救生艙采用防爆風機，使用化學藥劑來清除CO、CO2、和硫化氫。此方案使用一種蓄能式空調(diào)系統(tǒng)，此系統(tǒng)由外部的防爆制冷機、內(nèi)部的蓄冰箱和防爆風機組成，外部防爆機組與礦山電源連接，正常情況下利用礦山電源維持艙內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置的冰量；災變狀態(tài)下外部機組即使被毀壞，艙內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)裝置所儲存的冰量仍能獨立工作，控制艙內(nèi)的溫度和濕度。他們發(fā)明了多功能的監(jiān)控和通信一體化

裝置，功能齊全，實現(xiàn)了視頻通信和語音通信的一體化傳輸。國際上近些年，以美國和澳大利亞的救生艙生產(chǎn)商為代表的救生艙行業(yè)加快了煤炭井下救生艙的研究和開發(fā)，它們在相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)領域有明顯的領先優(yōu)勢。主要的開發(fā)制造商有美國的STRATA（斯塔特）、MHSS（美國礦山健康及安全方案公司 ）、CARBONOKS和澳大利亞的MINEARC。MineARC目前是全球最大的煤炭和非煤礦山救生艙供應商，2009年研制成功CoalSAFE煤礦安全型應急救生艙（薄煤層型、厚煤層型），采用世界上獨一無二的新型專利技術(shù)——液態(tài)二氧化碳驅(qū)動、氣體濾清及空調(diào)降溫集成系統(tǒng)（MARCis?），設備獨立運行時間長達100小時，MineARC設計生產(chǎn)的CoalSAFE煤礦安全型應急救生艙集一氧化碳、二氧化碳濾清和空調(diào)降溫于一體，通常狀況下（非災害條件），救生艙與礦井 /隧道的空氣供給設備相連接，氣流穿越救生艙可實現(xiàn)降溫。一旦該氣流供給失?。ㄈ鐭o法獲得壓縮空氣），MARCis?，即氣體濾清和空調(diào)降溫集成系統(tǒng)將確保救生艙各項功能的正常運行。該系統(tǒng)動力源為液態(tài)二氧化碳，操作簡便，安全可靠。艙內(nèi)溫度可控制在 30C1.以內(nèi)。1.MineARC救生艙配備呼吸用氣（氧氣）三重供給系統(tǒng)：經(jīng)過濾和消聲處理的的地面壓縮空氣。通常狀況下（非災害條件），救生艙與壓縮空氣供給設備相連接，壓縮空氣不但能夠為避險人員提供充足的氧氣，還可自動激活救生艙洗氣程序，密封艙體以及艙內(nèi)外正負壓差阻止了廢氣的回流。壓縮空氣將經(jīng)過：1"自動濾水裝置、1"自動濾塵裝置、1"自動濾油裝置、控制器及消音器2.醫(yī)用氧氣。當?shù)孛鎵嚎s空氣供給無法實現(xiàn)，高壓氧氣鋼瓶會立即供氧，所有調(diào)節(jié)閥門都經(jīng)過預置，用戶操作起來極為方便。3.氧燭。MineARC絕大多數(shù)救生艙型都配置氧燭。每支氧燭可提供20人最少6小時的呼吸用氧（人數(shù)越少，時間越長。反之亦然）氧燭點燃之后可產(chǎn)生高純度氧氣，其保質(zhì)期長，占用空間小，安全性能高等優(yōu)點使之常被運用于潛艇、航天系統(tǒng)、人員救護等工作環(huán)境中。美國STRATA公司的技術(shù)中清除CO2的方案是由壓縮空氣瓶中的壓縮空氣作動力驅(qū)動風扇，艙內(nèi)空氣流經(jīng)堿石灰藥盒吸附CO2。冷卻采用化學冰袋制冷。美國MHSS公司的有毒氣體清除技術(shù)是由電池作動力驅(qū)動風扇，艙內(nèi)空氣流經(jīng)堿石灰藥盒吸附CO2。冷卻技術(shù)是用液體CO2低溫冷卻裝置進行制冷，液體CO2貯存在高壓瓶中，高壓瓶的數(shù)量按照供冷量來確定?，F(xiàn)在這些國外的救生艙制造商的目光開始瞄準中國市場，他們已經(jīng)出現(xiàn)在中國煤炭和煤機行業(yè)的展會上。面對潛力巨大的目前幾乎是空白的中國煤礦井下救生艙市場，迫切需要我們掌握先機，盡快的研發(fā)出適合中國煤礦實際需求的多種規(guī)格和類型的井下可移動式救生艙。三、 煤礦井下救生艙研發(fā)的主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、關(guān)鍵

技術(shù)和總體要求開發(fā)煤礦井下移動式救生艙，要在以下的幾個方面進行研究和試制：1、 艙體類型和結(jié)構(gòu)的研究類型：整體式和組合式結(jié)構(gòu)：在以下幾個方面對艙體的結(jié)構(gòu)進行研究殼體：包括外殼、絕熱層材料及內(nèi)殼，要求：氣密、耐爆炸和沖擊、可以承受超過 500C的高溫，能保證長時間的密封和與外部的隔絕。入口氣密隔間救生主艙（生存艙）設備艙外掛防爆動力艙（防爆外殼+鉛酸電池組、充電器）2、救生艙內(nèi)部系統(tǒng)的研究，包括如下的系統(tǒng)：供氧系統(tǒng)有毒氣體清除系統(tǒng)（二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等）空調(diào)系統(tǒng)（溫度和濕度）有毒氣體檢測系統(tǒng)通訊系統(tǒng)衛(wèi)生及廢物處理：干式廁所，化學處理廁所3、 煤礦井下可移動救生艙的關(guān)鍵技術(shù)煤礦井下可移動救生艙的關(guān)鍵技術(shù)在于如何在無外部供電的情況下保持長時間的生命維持系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，至少要保證96小時以上，而且整個生命維持系統(tǒng)是本質(zhì)安全型或是防爆型的。包括如下的幾個子系統(tǒng)方面的研究：本質(zhì)安全型或防爆型氧氣供應系統(tǒng)的長時間的可靠運轉(zhuǎn)本質(zhì)安全型或防爆型有毒氣體清除系統(tǒng)的長時間可靠運轉(zhuǎn)本質(zhì)安全型或防爆型空調(diào)系統(tǒng)的長時間可靠運轉(zhuǎn)本質(zhì)安全型或防爆型通信和檢測系統(tǒng)的可靠運轉(zhuǎn)4、總體要求本質(zhì)安全或防爆；可靠；長時間運轉(zhuǎn)的生命維持系統(tǒng)和通訊和檢測（至少100小時）；操作容易；啟動迅速（在20秒之內(nèi)就可以啟動生命支持系統(tǒng)）。四、 山東礦機集團的研發(fā)和制造實力山東礦機集團股份有限公司始建于1955年，公司下設山東礦機萊蕪煤機有限公司、北京三礦通科技有限公司、新疆昌煤礦機有限公司、濰坊科爾建材機械有限公司4個控股子公司，現(xiàn)擁有總資產(chǎn)13億元，占地面積1200畝，廠房建筑面積31萬平方米，職工1780人。2009年公司已實現(xiàn)銷售收入10.56億元，利稅1.87億元，其中利潤0.98億元，上繳稅金0.87億元。山東礦機集團股份有限公司是我國重要的煤炭機械制造業(yè)骨干企業(yè)，是山東省煤礦機械設備制造基地，山東省高新技術(shù)企業(yè)，山東礦機集團技術(shù)研發(fā)中心是山東省煤炭機械工程技術(shù)研究中心。企業(yè)規(guī)模、市場占有率、產(chǎn)品技術(shù)水平、產(chǎn)品研發(fā)水平、綜合配套能力均處于行業(yè)領先地位。企業(yè)通過了ISO9001：2008質(zhì)量管理體系認證。公司下設液壓支架制造部、綜合煤機設備制造部、普通煤機設備制造部、皮帶機輸送機制造部、洗選煤設備制造部、單體液壓支柱制造部6個制造部和圓環(huán)鏈、工程缸2個生產(chǎn)廠。主要產(chǎn)品是煤礦井下綜合機械化采煤設備，產(chǎn)品包括：井下巷道掘進機、液壓牽引和電牽引采煤機、刮板輸送機、皮帶輸送機、各種類型液壓支架。其他產(chǎn)品包括：單體液壓支柱、千斤頂及各種工程油缸、金屬頂梁、圓環(huán)鏈、引進德國和意大利先進技術(shù)的成套煤矸石及頁巖成套空心磚制磚設備等產(chǎn)品。山東礦機集團技術(shù)研發(fā)中心是山東省煤炭機械工程技術(shù)研究中心。中心下設支護設備研究所、刮板輸送機研究所、皮帶機研究所、采掘機械研究所、洗選設備研究所、工業(yè)鏈條研究所、傳動設計室、工程缸設計室、成套設備配套室等專業(yè)設計研究機構(gòu)，擁有各類專業(yè)技術(shù)人員561名，設計全部采用CAD模塊化設計，三維實體造型的動態(tài)分析和關(guān)鍵元部件的有限元分析，利用應力應變儀對關(guān)鍵元部件的受力進行測試驗證等先進手段，既能保證設計產(chǎn)品的設計要求，又能保證設計產(chǎn)品的性能和可靠性。企業(yè)注重人才戰(zhàn)略，以人為本，不斷增強技術(shù)人員隊伍和不斷提高技術(shù)人員水平，現(xiàn)在技術(shù)人員中博士、碩士學位的8人，高級工程師29名、工程師72名。企業(yè)現(xiàn)有研發(fā)人員237人，占集團公司職工的比例為13.31%，研發(fā)人員中具有本科以上學歷占86.8%，并與中國礦業(yè)大學、北京科技大學、山東科技大學、等院校共同建立了多種形式的產(chǎn)、學、研合作。山東礦機集團股份有限公司四種型號的液壓支架被國家知識產(chǎn)權(quán)局受理專利申請，在軟件方面公司也有較高的研發(fā)能力，有三項研發(fā)被國家版權(quán)局計算機軟件著作權(quán)登記。去年以來公司新研發(fā)的多種新型煤機產(chǎn)品在在技術(shù)性能上屬于行業(yè)領先，屬于國內(nèi)領先或國內(nèi)先進水平，如：薄煤層大功率、高可靠性刮板輸送機，SGZ1000/2X700中雙鏈刮板輸送機及其配套的刮板轉(zhuǎn)載機，SKHL-250S型自動閃光對焊機，MG300-700D采煤機等。山東礦機集團股份有限公司擁有各類工藝設備3435臺、套，配有高精度數(shù)控加工中心、鏜銑加工中心、工業(yè)機器人、火焰淬火機床、數(shù)控電火花線切割機床、先進的樹脂砂鑄造成套設備、可控氣氛熱處理設備等國內(nèi)外先進的加工生產(chǎn)和工藝設備，有力的保證了高品質(zhì)的加工制造能力。五、 項目的實施計劃1、 組織領導：（1）、項目領導小組：組長：卜昌森，山東省煤炭工業(yè)局局長副組長：喬乃琛，山東省煤炭工業(yè)局副局長趙篤學，山東礦機集團股份有限公司董事長兼總經(jīng)理組員：黃傳福，省煤炭局規(guī)劃發(fā)展處處長嚴風春，山東礦機集團股份有限公司副總經(jīng)理肖林，山東礦機集團股份有限公司副總工程師（2）、項目技術(shù)領導小組：組長：趙篤學，山東礦機集團股份有限公司董事長兼總經(jīng)理副組長：嚴風春，山東礦機集團股份有限公司副總經(jīng)理肖林，山東礦機集團股份有限公司副總工程師組員：待定2、 階段和時間安排：第一階段：立項：2010年5月初第二階段：項目研發(fā)人員組織及項目調(diào)研：2010年5月初-2010年6月底第三階段：項目總體、關(guān)鍵系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)方案：2010

年7月底第四階段：技術(shù)研發(fā)和設備試制：2010年8月初-11月底第五階段：提交樣機：2010年12月底3、關(guān)鍵系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)協(xié)作：充分利用山東礦機集團的研發(fā)技術(shù)隊伍和技術(shù)基礎，與國內(nèi)外的著名高校、科研機構(gòu)和專業(yè)廠家合作，與國內(nèi)外掌握相關(guān)領域最先進技術(shù)的科研院所合作，在消化和吸收的基礎上，研究和開發(fā)具有國內(nèi)領先或國際先進水平的煤礦井下可移動式救生艙及關(guān)鍵系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)。4、 項目投資預計項目總投資1.5億元人民幣目錄目錄 13目錄 13錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽、八前言 第一章礦井概況 1.1礦區(qū)概況 1.1.1交通位置 1.1.2地形地貌 地表水 1.1.4氣象及地震 地質(zhì)構(gòu)造與煤層賦存1.2.1地質(zhì)構(gòu)造 錯誤！未定義書簽煤層 錯誤！未定義書簽礦井開拓 錯誤！未定義書簽1.3.1井田境界 錯誤！未定義書簽儲量 錯誤！未定義書簽礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 錯誤！未定義書簽礦井